深圳电子展
2026年10月27-29日
深圳国际会展中心(宝安)

磁悬浮列车技术

全球范围内开展磁悬浮列车研究的国家主要包括德国、日本、英国、加拿大、美国、苏联及中国。美国与苏联分别于20世纪70年代和80年代终止了相关研究计划。英国自1973年开始进行磁悬浮列车研究,但该国却是世界上最早实现磁悬浮列车商业运营的国家之一。1984年4月,连接伯明翰机场与火车站的600米磁悬浮运输系统投入正式运营;然而,该系统在运行11年后于1995年停止运营。当前,在磁悬浮列车技术研发领域最为成熟的国家为德国与日本。

一、磁浮列车技术分类

(1)根据电磁铁种类可以分为常导吸引型超导排斥型

常导吸引型磁悬浮列车是以常导磁铁和导轨作为导磁体,用气隙传感器来调节列车与线路之间的悬浮间隙大小,在一般情况下,其悬浮间隙大小在10 mm 左右,这种磁悬浮列车的运行速度通常在300-500 km/h 范围内,适合于城际及市郊的交通运输

超导排斥型磁悬浮列车是利用超导磁铁和低温技术,来实现列车与线路之间悬浮运行,其悬浮间隙大小一般在100mm左右,这种磁悬浮列车低速时并不悬浮,当速度达到100 km/h 时才悬浮起来。它的最高运行速度可以达到1000km/h,当然其建造技术和成本要比常导吸引型磁悬浮列车高得多。 

(2)按悬浮技术

磁悬浮列车按悬浮方式有电磁悬浮(EMS)电力悬浮(EDS)两种。

电磁悬浮系统:依靠在机车上的电磁铁和导轨上的铁磁轨道之间相互吸引产生悬浮,属于磁吸力悬浮系统,并主要应用在德国常导磁悬浮列车系统。

电力悬浮系统:将此贴使用在运动的机车上以在导轨上产生感应电流,进而产生电磁斥力以支撑和导向列车,属于斥力悬浮系统,并主要应用在日本超导磁悬浮列车系列。

目前较成功的磁浮技术是:德国常导高速电磁式磁悬浮TR系列技术和日本低温超导电动式磁悬浮ML系列技术。

二、磁悬浮的原理

(1)德国常导高速电磁式悬浮TR技术

德国TR磁悬浮结构

典型商业案例:上海磁浮线

(2)日本低温超导技术

日本8字型线圈

工作原理:列车在导槽内行走,槽的两边安有一系列“8”字形的线圈。当一辆列车快速驶过时,车两边的超导磁铁便会在线圈上感应出电流。超导磁铁在“8”字形的线圈中心以下经过,因此“8”字形线圈下半部的磁通量改变比上半部大,感应出电流,产生磁力。“8”字形线圈下半部的磁极与超导磁铁的磁极相同,上半部则与之相反,结果是这两部分的线圈对超导磁铁产生的磁力,都有一个向上的分力,把列车悬浮起来。移动的列车带同超导磁铁在导槽两边的线圈感应出电流,根据这些讯息,系统便会把交流电输入导槽两边的推进线圈,产生南北电场的磁极,对超导磁铁造成拉力和推力,使列车加速。

典型案例:

日本山梨线时速581公里超导磁浮线(MLX01)

三、磁浮发展的优势

常导磁悬浮可达400-500公里/小时,超导磁悬浮可达500-600公里/小时。专家们对各种运输工具的总旅行时间和旅行距离的分析表明:按总旅行时间考虑,350公里/小时的高速轮轨与飞机相比在旅行距离小于800公里时才优越。而500公里/小时的高速磁悬浮,则比飞机优越的旅行距离将达1000公里以上。 

磁悬浮列车能耗研究与实际试验的结果,在同为500公里/时速下,磁悬浮列车每座位公里的能耗仅为飞机的1/3。据德国试验,当TR磁悬浮列车时速达到400公里时,其每座位公里能耗与时速350公里的高速轮轨列车持平;当磁悬浮列车时速也降到300公里时,它的每座位公里能耗可比轮轨铁路低3.3%,可是造价要高得多。